Способ автоматической настройки индуктивности контура нулевой последовательности сети и устройство для автоматической настройки индуктивности контура нулевой последовательности сети Советский патент 1983 года по МПК H02H9/08 

нейтрали и напряжением на асимметри рующем конденсаторе отличен от нуля В то время как для компенсации емкостного тока через однофазную утеч ку зн-ачение фазового сдвига между напряжением смещения нейтрали и напряжением поврежденной фазы должно быть равным или близким к нулю, т.е применение способа в режиме однофаз ной утечки на землю без изменения критерия самонастройки (сдвига фазы опорного сигнала) и определения пов режденной фазы сети невозможно. Устройство,при помощи которого осуществляют данный способ, содержи асимметрирующий конденсатор, подклю ченный к одной из фаз сети, и фазовы детектор, у которого первый вход через блокирующий элемент и фазовра щательный мост подключен к напряжению смещения нейтрали, второй вход связан с напряжением на асимметриру ющем конденсаторе через измерительный трансформатор, а выход соединен с входом контактора электродвигателя. Последний соединен с плунжером дугогасящей катушки, изменяющим индуктивность контура нулевой последовательности сети f4J. Для устройства характерны те же недостатки, что и для способа. Кроме того, в устройстве может происходить дополнительное снижение точности настройки компенсации из-за наличия зоны нечувствительности в управлении, контактором, необходимой при работе лишь с плунжерными ДУГогасящими катушками. Наиболее близким к предлагаемому является способ автоматической настройки дугогасящего реактора, в соответствии с- которым создают в сети искусственную несимметрию путем подключения к одной из фаз асимметрирующего конденсатора (асимметрирующего элемента), измеряют питающие ЭДС сети, формируют сигнал управления при помощи сравнения по фазе напряжения смещения нейтрали и опорного сигнала, контролируют возникновение в сети аварийного режима (однофазного металлического замыкания на землю), выбирают в этом режиме ЭДС поврежденной фазы, используют в качестве опорного сигнала в нормальном режиме функционирования сети линейное напряжение между фазами сети, несодержащими асимметрирующего конденсатора, а в аварийном режиме - ЭДС поврежденной фазы, интегрируют сигнал управления и изменяют индуктивность дугогасящего реактора (контура нулевой последовательности) по результатам интегрирования 5. Недостатком этого способа являет.ся то, что работоспособность как в нормальном, так и. в аварийном режимах функционирования сети обеспечиБается за счет видоизменения опорного сигнала. При этом особенно важным становится достоверность контроля возникновения аварийного режима и одновременного выбора поврежденной фазы. Однако указанные операции достаточно надежно осуществляются лищь при возникновении в сети металлических замыканий фазы на землю через малые переходные сопротивления. Распознавание же однофазных утечек с высокими переходными сопротивлениями Ч соизмеримыми, например, с сопротивлением тела человека) в сетях с компенсацией является проблематичным. Так при возникновении однофазной утечки и одновременном изменении емкости сети (например, при подключении к сети поврежденного участка) состояние координат контура нулевой последовательности (напряжений смещения нейтрали и фаз сети относительно земли) могут оказаться такими же, как и в нормальном режиме функционирования сети, но с противоположным знаком расстройки компенсации, в результате аварийный режим не контролируется и вместо компенсации емкостного тока возникает предельная расстройка, т.е. увеличение тока через утечку. Другим недостатком способа является жесткая связь асимметрирующего конденсатора с одной лишь фазой сети, что может приводить к увеличению остаточного тока через одноФазную утечку даже при наличии точно скомпенсированной емкостной составляющей . Устройство, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ, содержит асимметрирующий элемент (конденсатор), подключенный к одной из фаз сети, блок измерения питающих ЭДС сети, блок выбора ЭДС поврежденной фазы, состоящий из последовательно соединенных устройства определения поврежденной фазы и блока управления опорным сигналом, блокирующий элемент, фазовые корректоры нормального и аварийного режимов, и последовательно соединенные фазочувствительный измерительный блок (фазовый детектор), блок управления тиристорами (интегрирующее звено) и устройство регулирования индуктивности контура нулевой последовательности сети, состоящее из усилителя мощности (тиристорного выпрямителя) и компенсирующего дросселя. Входы блока измерения питающих ЭДС подключены к фазам сети, а-выходы - к входам блока выбора. Вход блокирующего элемента подключен к напряжению , (на выходе блока измерения), пропорциональному линейному напряжению между фазами сети, несодержащими асимметрирующего конденсатора. Первый вход фазового детектора подключен к выходу блокирующего элемента через фазовый корректор нормального режима, второй вход - к выходу блока выбора через фазовый корректор аварийного режима, а третий вход - к на пряжению смещения нейтрали. Цель изобретения - повышение чувствительности к расстройкам компенсации при возникновении в сети однофазных утечек на землю. Указанная цель достигается тем, что в способе, основанном на созда нии в сети искусственной несимметрии путем подключения к одной из фаз асимметрирующего элемента, измерении питающих ЭДС сети, формирования сигнала управления путем сравнения по фазе напряжения смещения нейтрали и опорного сигнала, интегрирований си нала управления и изменении индукти ности контура нулевой последовательности по результату интегрирования, контролируют предельно максимальное и предельно минимальное значения индуктивности контура нулевой последо вательности путем сравнения результата интегрирования с двумя эталонными величинами, при достижении индуктивностью предельно максимального значения переключают асимметрирующий элемент в опережающую фазу, а при достижении индуктивностью предельно минимального значения - в отстающую фазу, причем в качестве опорного сигнала используют сигнал, пропорциональный фазы сети, к которой подключен асимметрирующий эле мент . Устройство для автоматической настройки индуктивности контура нулевой последовательности сети, соде жащее асимметрирующий элемент, блок измерения питающих ЭДС сети, блок управления опорным сигналом, фазовы детектор, интегрирующее звено и бло регулирования индуктивности контура нулевой последовательности сети, пр чем входы блока измерения подключен к фазам сети, а выходы - к входам блока управления опорным сигналом, первый вход фазового детектора подключен к источнику напряжения смеще ния нейтрали, второй вход - к выходу блока управления опорным сигнало а выход - к входу интегрирующего звена, у которого выход соединен с входом упомянутого блока регулиро вания индуктивности, дополнительно снабжено блоком контроля ограничений, кольцевым реверсивным счетчико и переключателем, причем входы пере ключателя подключены к фазам сети, выход переключателя соединен с землей через асимметрирующий элемент, выполненный в виде резистора, вход блока контроля ограничений соединен с выходом интегрирующего звена, выоды упомянутого блока контроля подключены к входам прямого и обратного направлений счета кольцевого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами переключателя и блока управления опорным сигналом. Кроме того, блок контроля ограничений содержит пороговые элементы, входы которых подключены к выходу интегрирующего звена, а выходы к входам кольцевого реверсивного счетчика через элементы выдержки времени. На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - процесс самонастройки индуктивности контура нулевой последовательности сети. Устройство содержит блок 1 для измерения питающих ЭДС сети, блок 2 управления опорным сигналом, переключатель 3, асимметрирующий резистор 4,.фазовый детектор 5, интегрирующее звено б, блок 7 для регулирования индуктивности контура нулевой последовательности сети, состоящее из усилителя 8 мощности и компенсирующего дросселя 9, блок 10 контроля ограничений, состоящий из пороговых элементов 11 и элементов 12 выдержки времени, а также кольцевой реверсивный счетчик 13. Блок 1 измерения выполнен в виде трехфазного трансформатора, у которого первичные и вторичные обмотки соединены по схеме ЗВЕЗДА, причем первичные обмотки подключены к фазам сети, а вторичные - к первым входам блока 2. Между общей точкой первичных обмоток и землей включен компенсирующий дроссель 9. Выход блока 2 соединен с вторым входом фазового детектора 5. Первый вход детектора подключен к точке соединения дросселя 9 и трансформатора 1, а выход к входу интегрирующего звена б. Выход звена б связан с обмоткой управления дросселя 9 через усилитель 8 и с входами пороговых элементов 11, выхо ды которых через элементы 12 выдержки времени подключены к входам счетчика 13. Выходы счетчика подключены к вторым (управляющим) входам переключателя 3 и блока 2. Первые входы переключателя 3 подключены к фазам сети, а выход соединен с землей через асимметрирующий резистор 4. На фиг. 2 показаны следующие величины:VL Ф - фазовые сдвиги между напряжением смещения нейтрали и ЭДС асимметрирующей фазы .сети соответственно случаям появления однофазной утечки в одч тэименной, опережающей и отстающей фаза по отношению к асиммет рирующей; , ,- L и L - граничные и резонанспи mew р jjj..jg (установившиеся) значения индуктивност контура нулевой после довательности сети М -M(L) - текущие значения конт ролируемого фазового сдвига в процессе самонастройки индуктивности. В нормальном режиме функционирования сети асимметрирующий резистор 4 при помощи переключателя 3 подклю чен к одной из фаз, что создает небольшую искусственную несимметрию активных пр9водимостей изоляции фаз сети относительно земли. Переключатель имеет три положения, каждый из которых определяется комбинацией управляющих логических сигналов 0., (1р и (1 с выходов (разрядов) кольце вого реверсивного счетчика 13: Q. Ifc flc о; 0,,,, 1, a Q о и &. 1 , Q, Qg О для подключения резистора 4 в фазу А, В и С соответ ственно. Под влиянием несимметрии в сети возникает напряжение e(t) см щения нейтрали. В целях самонастрой ки конуура нулевой последовательнос ти на резонанс (самонастройки компен сации) при помоШи детектопа 5 контролируется фазовый сдвиг лр между напряжением e(t) и опорным сигналЬм пропорциональным ЭДС Ед5,( t) асимметрирующей фазы, т.е. той фазы сети, к которой подключен резистор 4. Свя опорного сигнала с ЭДС асимметрирующей фазы осуществляется при помощи блока 2, который в соответствии с управляющими сигналами Q., йц и 1. (по аналогии с переключателем) выбирает одно из напряжений (с выхода измерительного блока 1), пропорциональных ЭДС Ед(1), E(t) и Ec(t) источника питания сети. Фазовый сдвиг содержит в себе информацию о величине и знаке расстройки компенсации 0 при L L р V-H(-)j О при L LP 0 при L Lp (Lp - значение индуктивности L кон тура нулевой последовательности при резонансе). Сформированный сигнал управления V(t) на выходе детектора 5, пропорциональный фазовому сдвигу (1), после интегрирования (звеном 6) и усиле ния по мощности (блоком 8) определяет астатическую настройку индуктивнести L контура (дросселя 9) к резонансному значению Lp, соответствующему предварительной настройке компенсации . При возникновении активной утечки в асимметрируюией фазе сети характер зависимости Ф(1) (1) остается прежним (фиг. 2). В результате резонансная настройка не изменяется, что обеспечивает наилучшие условия минимизации емкостного тока-через утечку. При возникновении активной утечки в опережающей или отстающей фазе сети по отношению к асимметрирующей под контролем оказывается фазовый сдвиг ф-(фиг. 2) , являющийся результатом смещения полезного сдвига Ч(/Ч/ Пг/2) на угол Д4(/ДЦ / ), определяемый соотногаением сопротивлений R асимметрирующего резистора 4 и R, однофазной утечки Ь(|) t у i-S.e i2Ro-Rac 2Ro-R (знак плюс соответствует опережениК) поврежденной фазы по отношению к асимметрирующей, а знак минус - отставанию) . Причем при 2Ro RQC(3) результирующие фазовые характеристики 4(L) и 4(L), а следовательно, и сигнал управления V(t), отличны от нуля во всем диапазоне изменения индуктивности L контура нулевой последовательности сети. При последующем интегрировании результирующий сигнал V (t) на выходе звена 6 достигает верхнего или нижнего ограничения, что соответствует максимальному или минимальному 1 значению индуктивности L в зависимости от того, в опережающей или отстающей фазе по отношению к аеимметрирующей возникло повреждение. Появление ограничений контролируется пороговыми элементами 11 блока 10, один из которых реагирует только на верхнее ограничение, а другой на нижнее. Пороговые элементы вырабатывают сигналы, поступающие через элементы 12 задержки на соответствующие входы (прямого и обратного направлений счета) кольцевого реверсивного счетчика 13. В последнем происходит перезапись (сдвиг) логической единицы на один разряд в прямом или обратном направлении в зависимости от появления верхнего илинижнего ограничения. Одновременно с перезаписью по измененной комбинации управляющих сигналов д, 1 g и (i.4 происходит переключение асимметрирующего резистора 4 в поврежденную фазу и необходимая замена опорного сигнала фазового детектора 5. В результате индуктивность L контура нулевой последовательности вновь настраивается на оптимальное значение. Задержка во времени на элементах 12 необходима для отстройки от ложных переключений, связанных с кратковременными выходами на ограничени результата интегрирования ) в п реходных процессах настройки индуктивности L контура при изменениях емкости сети. Необходимая чувствительность к .величине однофазной утечки обеспечи вается выбором величины сопро ивлеНИН ROIC асимметрирующегр резистора 4 в соответствии с условием (З). Процесс самонастройки индуктивно ти L иллюстрируется на фиг. 2 движе нием точки м Мр- M-J.- м Мр, соответственно случа ям появления од нофазной утечки в опережающей и отстающей фазе по отношению к асиммет рирующей. Таким образом, высокая чувствите ность к расстройкам компенсации в режиме однофазной утечки на землю обеспечивается за счет коррекции фазы опорного сигнала и определения тем самым, поврежденной фазы сети на основе контроля устойчивости нас ройки индуктивности контура нулевой последовательности, Кроме того, в результате переключения асимметриру ющего резистора в поврежденную фазу происходит дополнительное снижение остаточного тока через утечку за счет шунтирукяаего действия данного резистора. В целом.способ позволяет повысить безопасность эксплуатации трехфазной электрической сети. Формула изобретения 1. Способ автоматической настрой ки индуктивности контура нулевой последовательности сети, основанный на создании в сети искусственной не симметрии путем подключения к одной из фаз асимметрирующего элемента, измерении питающих ЭДС сети, формировании сигнала управления путем сравнения по фазе напряжения смещения нейтрали и опорного сигнала, интегрировании сигнала управления и изменении индуктивности контура нулевой последовательности по резул тату интегрирования, отличающийся тем, что, с целью повыше ния чувствительности, контролируют предельно максимальное и предельно минимальное значения индуктивности контура нулевой последовательности путем сравнения результата интегрирования с двумя эталонными величина ми, при достижении индуктивностью предельно максимального значения пе реключают асимметрирующий элемент в опережающую фазу, а при достижении индуктивностью предельно миниального значения - в отстающую фазу, ричем в качестве опорного сигнала используют сигнал, пропорциональный ДС той фазы сети, к которой подклюен асимметрируюп1ий элемент. 2. Устройство для автоматической настройки индуктивности контура нулевой последовательности сети, содержащёе асимметрирующий элемент,.блок измерения питающих ЭДС сети, блок управления опорным сигналом, фазовый детектор, интегрирующее звено и блок регулирования индуктивности контура нулевой последовательности сети, причем входы блока измерения подключены к фазам сети, а выходы - к входам блока управления опорным сигнгшом, первый вход фазового детектора подключен к источнику напряжения cMetne;-ния нейтрали, второй вход - к выходу блока управления опорным сигналом, а выход - к входу интегрирующего звена, у которого выход соединен с входом упомянутого блока регулирования индуктивности, отличающе ес я тем, что, с целью повышения чувствительности, дополнительно снабжено блоком контроля ограничений, кольцевым реверсивным счетчиком и переключателем, причем входы переключателя подключены к фазам сети, выход переключателя соединен с землей через асимметрируюрдий элемент, выполненный в виде резистора, вход блока контроля ограничений соединен с выходом интегрирующего звена, выходы упомянутого блока контроля подключены к входам прямого и обратного направлений счета кольцевого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с управляюишми входами переключателя и блока управления . опорным сигналом. 3. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок контроля ограничений содержит пороговые элементы, входы которых подключены к выходу интегрирующего звена, а выходы - к входам кольцевого реверсивного счетчика через элементы выдержки времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 491179, кл.Н 02 Н 9/08, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 491180, кл. Н 02 Н 9/08, 1971. 3.Трухан А. П. Принципы автоматической настройки дугогасящих катушек. - Сб. Вопросы автоматики и релейной защиты энергетических систем , изд-во АН УССР, 1963, с. 87-92. 4.Авторское свидетельство СССР 150156, кл. Н 02 Н 9/08, 1961. 5.Авторское свидетельство СССР 858171, кл. Н 02 Н 9/08, 1979.

Г

z±r:i j

L